[实用新型]低NOx节能型燃烧设备

说明书

本实用新型属于高温工业加热用的一种燃气燃烧设备，特别是其中的过量引射空气燃气两段燃烧和平面分割火焰稳焰装置。

目前使用的中、小型燃气锻工炉热效率低，燃烧后排放烟气中氮氧化物（NO_X）高。既浪费能源，又污染大气环境。

本实用新型的目的是向公众推出一种低NO_X污染、节省燃气的燃烧装置和与之配套的性能优良的加热炉。用以降低NO_X污染物排放并提高热效率。

为实现上述目的，本实用新型是采用以下方式完成的。

1、采用了引射过量空气燃气两段燃烧的低NO_X燃烧系统。整个燃烧系统的全部燃气按一定比例分配两次供入。一次燃气通过负压吸气高压引射器，引射入燃烧过程所需的全部助燃空气，形成过量空气的预混合可燃气，在一次燃烧器头部形成较薄的圆形平面分割火焰。二次燃气通过布置在一次燃烧区圆周外围的二次燃气喷嘴。分成多股细流喷入高温烟气中，靠过剩氧气形成呈辉焰状的扩散火焰，进而完成燃烧全过程。

2、采用多孔径向喷射的燃烧器头部形式，其设计形式除了保证一定出口流速之外，特别使出口流速的均匀性得到改善，可有效地防止回火。同时该头部具有较小的阻力损失，能够保证引射系数达到设计值。

3、设置了带稳焰物的烧嘴砖，它可以控制火焰形状，促进混合。还能起到防止脱火和加强炉内辐射换热的作用。

4、采用了全耐火纤维炉衬和耐火砖硬炉底的炉膛结构。既可满足加热工艺要求，又节约能量。炉体承重为钢结构，外加护炉钢板，具有气密性良好和施工维修方便之特点。

图1是燃烧装置的主视图。图中：（1）一次燃烧器，（2）二次燃烧器，（3）烧嘴砖，（4）一次燃烧器头部，（5）二次燃气喷嘴。

图2是燃烧装置的俯视图。图中：（6）一次燃气喷嘴，（7）引射器，（8）二次燃气分配管。

图3、图4分别为烧嘴砖的主视图和俯视图。图中：（9）一次燃气混合物入口，（10）二次燃气喷嘴孔，（11）稳焰物。

图5、图6分别为一次燃烧器头部的主视图和俯视图。图中：（12）为头部渐缩加长喷口。

图7、图8分别为一次和二次燃烧器的喷口局部放大图。图中：（13）绝热材料，（14）二次燃气喷口。

图9、图10分别是实施例结构的主视图和俯视图。图中：包括由一次燃烧器（1）二次燃烧器（2）及烧嘴砖（3）组成的燃烧装置（15）；由耐火纤维绝热保温层（16）、耐火砖硬炉底（17）、炉架钢结构（20）和炉门（21）组成的炉体（23）；以及由排烟口（18）、烟道（19）和烟囱（22）组成的排烟系统（24）。

实施例：在北京市公用事业科学研究所开发的燃用焦炉煤气的小型锻工加热炉。燃烧装置设于炉顶。炉膛高度为460毫米，炉底面积为812×580毫米。采用下排烟，排烟口（18）均布于炉底四角。炉体绝热保温层（16）为硅酸铝耐火纤维，用耐热钢夹板固定于炉壁钢板之上。燃烧器喷头由耐热钢制造，并采用绝热措施。一次燃烧器（1）头部火孔形式为渐缩、细长喷口。二次燃烧器（2）的火孔为8组16个径向喷孔。当取总过剩空气系数α＝1.10时，一次燃烧空气系数为1.30以上，二次燃气占总燃气量的比例（Vg2／Vg）为15％以上。

采用焦炉煤气作燃料时，当热负荷为185兆焦／小时，炉温大于1100℃，α＝1.10，α₁＝1.33，Vg2／Vg＝18％时，在烟囱入口处取样，NO_X为54PPM〔O₂：0％〕。与原来直焰喷射式燃烧器相比，降低51.8％，并且燃烧完全，CO排放量为39PPM〔O₂：0％〕。

采用平面燃烧顶部加热和耐火纤维做为保温绝热材料。炉子升温迅速，蓄热少，保温效果好。与原有炉膛尺寸近似的砖砌炉相比，燃气消耗由平均29.4Nm³／h下降到15.6Nm³／h以下。节约燃气47％以上。炉内升温至1200℃仅需1.5小时左右。

由此可见，本实用新型具有低NO_X排放和节约燃料的显著效果，并且克服了通常低NO_X燃烧器易出现的不完全燃烧产物增多，热效率下降的缺点。